毕业设计（论文）-衬套的工艺及夹具设计.doc

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1、机机 械械 技技 术术 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 衬套工艺及钻衬套工艺及钻 2-6 的孔的的孔的夹夹具具设计设计 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 所在班级 机制 10901 所在专业 机械制造与自动化 论文提交日期 2012 年 4 月 15 日 论文答辩日期 2012 年 4 月 15 日 答辩委员会主任 主答辩人 机 械 技 术 系 20 年 月 日 2 机械技术学院机械技术学院 用人单位毕业设计鉴定表用人单位毕业设计鉴定表 班 级 学 号 学生姓名 单位全称 毕业设计课 题 单位鉴定意见：单位鉴定意见： 单位鉴定人（签名）：单位鉴定人（签名）： 日日 期：

2、期： 用人单位盖章：用人单位盖章： 无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书 3 课课 题题 名名 称称 衬套工艺及钻 26 孔夹具设计 指指 导导 教教 师师 职职 称称 高工 专专 业业 名名 称称 机 制 班班 级级 机制 10901 学学 生生 姓姓 名名 学学 号号 04 课题需要完成的任务：课题需要完成的任务： 1绘制零件图及毛坯零件综合图各一张； 2编制机加工工艺文件； 3绘制钻 26 孔夹具装配图及全套夹具非标准零件图； 4编写设计说明书（20-30 页）； 5专业外文翻译（大于 3000 英文字符）。 课题计划：课题计划： 1.

3、2 月 13 日2 月 17 日（第一周）：布置课题，收集相关资料；完 成专外翻译； 22 月 18 日2 月 24 日（第二周）：工艺规程设计； 32 月 25 日3 月 9 日（第三四周）：编制工序卡； 43 月 10 日3 月 23 日（第五第六周）：工装设计； 5. 3 月 24 日3 月 30 日（第七周）： 编写说明书； 6. 3 月 31 日4 月 6 日（第八周）： 4 月 3 日前交齐所有设计资 料，参加毕业答辩。 计划答辩时间：计划答辩时间： 2012 年 4 月 2 日2012 年 4 月 6 日 机 械 系（部、分院）系（部、分院） 前言前言 4 通过在大学三年的学习，

4、我们已经系统的学习了机械通过在大学三年的学习，我们已经系统的学习了机械 方面各种课程包括全部的基础课与专业课程以及经过了大方面各种课程包括全部的基础课与专业课程以及经过了大 量的实践之后才进行的，毕业设计就是我们充分利用自己量的实践之后才进行的，毕业设计就是我们充分利用自己 所学习的知识来完成的一项专业性很强的任务，通过这次所学习的知识来完成的一项专业性很强的任务，通过这次 的设计能够让我们回顾自己的知识并且让自己再次温习自的设计能够让我们回顾自己的知识并且让自己再次温习自 己所学的知识，从而为以后的工作中的实际应用打下坚实己所学的知识，从而为以后的工作中的实际应用打下坚实 的基础，毕业设计也

5、能够锻炼自己分析问题、解决问题的的基础，毕业设计也能够锻炼自己分析问题、解决问题的 能力，并且为自己能够对工件的加工以及夹具的设计的全能力，并且为自己能够对工件的加工以及夹具的设计的全 部过程打下坚实的基础。部过程打下坚实的基础。 这次的选题是我和老师商量的结果，本命题是常见的这次的选题是我和老师商量的结果，本命题是常见的 衬套的工艺，为了能更方便的利用所学知识，故选择该命衬套的工艺，为了能更方便的利用所学知识，故选择该命 题。题。 5 目 录 一、一、零件的分析零件的分析.6 （一）（一）零件的作用零件的作用6 （二）（二）零件的工艺分析零件的工艺分析7 二、二、工艺规程设计工艺规程设计.7

6、 （一）（一）确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式7 （二）（二）定位基准的选择定位基准的选择8 （三）（三）拟定工艺路线拟定工艺路线9 （四）（四）选择加工设备及刀具、夹具、量具选择加工设备及刀具、夹具、量具11 (五五) 机械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的确定.13 （六）确定切削用量及基本时间.14 零件图.20 专用夹具设计专用夹具设计 .20 3.0 机床夹具概述机床夹具概述.21 3.1 定位基准的选择 21 3.2.切削力和卡紧力计算.22 3.3.问题的提出：.22 3.4 夹具设计：.22 3.5 夹具设计中的特点.23 3.6 夹具

7、分类.23 3.7 夹具设计技术的发展.24 3.7.1 柔性夹具的研究和发展.24 3.7.2 计算机辅助夹具设计(CAFD)24 3.8 夹具体的基础件.25 3.9 设计方法和步骤.25 夹具设计图纸如下：.27 毕业设计总结毕业设计总结 .28 参考文献参考文献 .29 6 一、一、 零件的分析零件的分析 在制订机械加工工艺时，必须具备：产品的全套技术文件，包括产品的全 套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。毛坯图及毛坯制造方法。 工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、 冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。车间的生产条件。 即了解

8、工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积； 工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等各种技术资料。包括有关 的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。 （一）（一） 零件的作用零件的作用 。 衬套在实际工作中起到的作用和它的应用环境与目的有很大关系。在阀门应用 领域，衬套被装置在阀盖内套住阀杆，以此来减少阀门的泄露，达到密封作用。 在轴承应用领域，衬套的使用能减少轴承和轴座之间的磨损，避免轴和孔之间 的间隙增大等作用。衬套的使用灵活性比较高，它能起到的作用也很多，概括 来说衬套是对设备进行保护的一类部件。衬套的使用能减少设备的磨损、振动 和噪音，并有防腐蚀的效果。衬套

9、的使用还能方便机械设备的维修、简化设备 的结构和制造工艺. （二）（二） 零件的工艺分析零件的工艺分析 由零件图可知零件的材料为 40Cr, 40Cr 钢是机械制造业使用最广泛的钢之 一, 调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口 敏感性。 由零件图可知 60 中心线是主要的设计基准和加工基准，该零件的主要加 工表面为 600.01 的外圆表面、44 外圆表面、25 的内圆表面、28 的内圆、 表面 172 的两个端面，M42 的螺纹圆表面。 这些加工表面有着一定的位置要求，主要是： 1）60 轴线、44 轴线与 25 的轴线的同轴度误差不大于 0.03。 2）T 面对

10、60 与 44 的轴线的垂直度误差不大于 0.03mm. 由以上分析可知，以上位置精度要求由参考文献中有关面和孔加工精度及 7 机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺 性也是可行的。 二、二、 工艺规程设计工艺规程设计 （一）（一） 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制 造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方 法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由 于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少 机械加工劳动量，再者，

11、毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总 成本。 选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，形状复杂和薄壁的毛 坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和 精铸。再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较 精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。 选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造 方法，其机械性能往往不同。例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇 铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。强 度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。 零件材料为

12、 40Cr,该零件为套类零件，套类零件的结构特点是，具有同轴 度要求较高的内、外旋转表面，壁薄而易变形，端面和轴线要求垂直，零件长 度一般大于直径。套类零件起支承或导向作用，在工作中承受径向力或轴向力 和摩擦力。套筒类零件毛坯材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点 及使用时的工作条件。套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等 材料制成。有些特殊要求的套类零件可采用双层金属结构或选用优质合金钢， 双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套的内壁上浇注一层巴氏合金等 轴承合金材料，采用这种制造方法虽增加了些工时，但能节省有色金属，而 且又提高了轴承的使用寿命。 套类零件的毛坯制造方式

13、的选择与毛坯结构尺寸、材料、和生产批量的大 小等因素有关。孔径较大（一般直径大于 20mm）时，常采用型材（如无缝钢管） 、带孔的锻件或铸件；孔径较小（一般小于 20mm）时，一般多选择热轧或冷拉 棒料，也可采用实心铸件；大批大量生产时，可采用冷挤压、粉末冶金等先进 工艺，不仅节约原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提高。 8 套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、 表面淬火、调 质、高温时效及渗氮。 根据以上，选择棒料，因为它易采购，成本低，准备周期短。 （二）（二） 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择正确与

14、合 理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题 百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 1、粗基面的选择 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加 工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中的加工表面 的位置精度要求较高的表面作粗基准。 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。 选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。粗基准只 能用一次，以免产生较大的的位置误差。 对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基 准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选

15、择这些不加工的表面作为粗基准， 当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度 较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，以毛坯的外圆作为粗基 准。 2、精基面的选择 用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。尽可能 使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。当精加工或光整加工工 序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准” 原则。 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。 精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基 准可靠。同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“便于装

16、夹”原则。 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位 基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基 准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保 证。为使基准统一，应该选择 25 的孔作为精基准。 （三）（三） 拟定工艺路线拟定工艺路线 9 拟定工艺路线的出发点：应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等 技术要求能得到合理的保证。在生产纲领和生产类型已确定为大批量生产的条 件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。 除此之外，还考虑经济效果，以使降低成本。 1、路线方案一： 工序号 工序内容

17、10 车端面，车另一端面保留长度 200MM 20钻中心孔 用双顶尖固定 30车外圆 42，45，60，85 40装夹 85 端，钻 23 的孔，镗、扩、粗铰、至 2530， 调头镗、扩、粗铰大端 40、45 的孔 50调头车退刀槽 2、1.5*0.5 60攻内外螺纹 70调头车大端至长度 172 80倒角 45 度 90专用夹具钻 2-6，及 4-6.5 100去毛刺 110检验 2、路线方案一： 10车端面至尺寸要求 172MM 20钻中心孔 30双顶尖固定 10 40 车尺寸至要求 42,、45、60、82 保留右端 72 尺 寸 37MM 50车床钻、扩、粗铰至 25、30，调头 镗、

18、扩、粗铰大端 40，45 孔 60夹大端，车退刀槽 70夹大端 82，车至长度尺寸 80攻内外螺纹 90专用夹具钻 2-6,4-6.5 100去毛刺 110检验 3、工艺方案的比较与分析 上面两个工艺方案的比较，可以看出方案一的加工为在零件所需要的长度基 础上进行加长处理，然后再用双顶尖的装夹方式固定，这样在先加工出中心孔 的情况下可以一刀将整个零件的外圆的尺寸要求车到位，这样在由于零件较长 的情况下不能直接钻完整个工件的孔和在两端车螺纹以及扩孔，可以分两次调 头装夹在机床上面，可以方便的加工。 工艺方案二是直接加工出工件的整个长度，这样就减少了钻中心孔的工序， 且方案一需要在最后切断保留的长

19、度，相对而言节省了时间，但通过仔细分析 零件图可以发现，工件最大端的长度仅有 10mm，在对 25，28 进行钻孔 的时候必须将整个工件用右端装夹，但 10mm 的长度是不足够在机床上装夹的， 故只能在之前对工件进行加长用以在机床上装夹。故通过分析选择工艺方案一 为最佳的方案。 4、 确定工艺过程方案 工序 号 工序名 称 工序内容定位基准备注 10毛坯选择 220 的棒料 20 热处理退火 30车车两端面保证长度 200mm外圆 40钻钻中心孔，用双顶尖装夹外圆 11 50粗车车外圆 42，45，60，85 两端面 60钻钻 23 的孔 85 的外圆 钻调头钻 23 的孔 45 的外圆 70

20、镗镗孔 24.8、28 85 的外圆 80铰粗铰 25 85 的外圆 90扩扩孔 39,、44 45 的外圆 100镗镗孔 40，45 45 的外圆 110车车退刀槽 45、85 外圆 120攻攻内外螺纹 45、85 外圆 130车车大端至尺寸 172mm 45 外圆 140倒倒角 45 45 外圆 150钻专用夹具钻 2-6 及 4- 6.5 25 内孔 160去毛刺 170检验 以上工艺路线详细请见机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡与机械加工工 序卡。 （四）（四） 选择加工设备及刀具、夹具、量具选择加工设备及刀具、夹具、量具 1、加工设备 工序 03045 车和 85mm 的基准面，宜选

21、用机床 CA6140 车床。 工序 040 钻工件两端面中心孔，宜选用机床 CA6140 车床。 工序 050 车 42mm、45mm、60mm、85mm 外圆。宜选用机 床 CA6140 车床。 12 工序 060 钻 23 的孔。宜选用机床 CA6140 车床。 工序 070 车镗 24.8、28 的孔。宜选用机床 CA6140 车床。 工序 080 铰 25mm 的孔，宜选用机床 CA6140 车床。 工序 090 扩 39、44 的孔。宜选用机床 CA6140 车床。 工序 100 粗镗孔 40，45 宜选用机床 CA6140 车床。 工序 110 车退刀槽，宜选用机床 CA6140

22、车床。 工序 0120 攻内外螺纹。宜选用机床 CA6140 车床。 工序 0130 车大端至尺寸 172mm，宜选用机床 CA6140 车床。 工序 0140 倒角。宜选用机床 CA6140 车床。 工序 0150 钻孔。宜选用机床 CA6140 车床。选用 Z525 立式钻床。 2、夹具选择 本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即 可。 3、选择刀具，根据不同的工序选择刀具 1.车端面选用 45车刀车削。 2.钻中心孔用 20 的锥柄麻花钻。 3.车外圆用 90车刀去车。 4. 钻 23 的孔用 23 锥柄麻花钻钻。 5 镗 24.8 的孔及 28 的孔用可调节的

23、浮动镗刀。 6.铰孔 25 用直径为 25 的铰刀铰孔。 7. 扩孔 39,、44 用相同直径的扩孔钻。 8. 镗孔 40，45 用浮动镗刀。 9.退刀槽用直径为 2mm 的割刀。 10.攻内外螺纹用三角螺纹车刀。 11.钻 2-6，4-6.5 的孔用 6 的直柄麻花钻钻。 4、选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的 精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下： 1.选择加工面的量具 用分度值为 0.05mm 的游标长尺测量，以及读数值为 0.01mm 测量范 围 75mm100mm 的外径千分尺。 13 2.选择加工孔量具 因为孔的加工精度介于 IT

24、7IT9 之间，可选用读数值 0.01mm 测量范 围 50mm125mm 和 0mm25mm 的内径千分尺即可。 (五五) 机械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸的及毛坯尺寸的确定 衬套的材料为 40Cr，硬度为 4045HRC，生产类型为大批量生产，且外形较 为简单，可采用棒料进行生产。 根据上诉原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺 寸及毛坯尺寸如下： 1.外圆表面（42、45、60、85） 通过图纸分析可以了解，该零件技术要求中要求在外圆有 Ra0.8 的表面 粗糙度要求,仅粗加工是不能保证表面粗糙度的，必须精加工，查机械设 计工艺设计简明

25、手册可知 18-50,50-80 经热处理和未经经热处理 零件的粗、车长度小于等于 200）加工余量。 42、45 粗车加工余量 2mm 精车加工 1mm 60、85 粗车加工余量 2.3mm、2.5mm 精车加工 1.1mm 、1.2mm 。 2.长度方向的加工余量 长度方向的余量查切削加工简明实用手册表 8-16，直径上的余量， 该零件长度为 172 且该零件用中心孔定位安装 加工余量 1.6-1.7mm 取 1.5mm。 3.内孔内孔 25、28、40、45 由于俩个孔的尺寸较大，查机械设计工艺设计简明手册可知毛坯上必 须预留孔。两孔的精度要求介于 IT7-IT8 之间，且孔的大小相差不

26、是十分 明显以 25 为基准其余孔进行钻扩铰的操作，参照机械设计工艺设计简 明手册表 8-21 确定工序尺寸及余量为： 25mm 第一次钻孔后余量 2mm 14 镗孔后 25、28 的余量都为 0.2mm 粗铰 25 的余量 0.06mm。 镗孔 40 与 45 的孔的余量为 0.3mm。 扩孔 40 与 45 的孔的余量为 0.25mm。 （六）确定切削用量及基本时间（六）确定切削用量及基本时间 切削用量的选择 正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性， 保证加工质量，是具有相当重要的作用。 （1） 粗加工切削用量的选择原则 粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛

27、坯余量较大。因此， 选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率） 和必要的刀具耐用三要素（切削速度 V、进给量 F 和切削深度 p）中，提高 任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度， 其次是进给量。切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首 先考虑选择一个尽可能大的切削深度 p，其次选择一个较大的进给量 F，最 后确定一个合适的切削速度 V。 (2) 精加工时切削用量的选择原则 精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此， 选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提 高生产率。所以

28、，在精加工时，应选用较小的切削深度 p 和进给量 F，并在 保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工质量 和表面质量。 1.工序 030 的切削用量及基本时间的确定 切削用量 030 本道工序是车棒料的两端面，刀具选用 45 度车刀 1.确定进给量 f 由于工件现有尺寸不是工件的最终尺寸，工件要作加长处理。棒料的毛坯 长度取 220，要保留 210 的总长，所以两边各有 5 的余量，且不需要保留 余量所以背吃刀量选择 3mm 根据表 8-50 可以查的进给量 f 为 0.5-0.8 mm/r，fz=0.80mm/r。 15 2.选择车刀标准及耐用度 本道工序就是车端面

29、，选用普通的合金钢普通 45车刀就能够完成。 3.确定切削速度 V=dn/1000=100500/1000=1.2m/s 基本时间 030 车 100mm 的端面的时间大概为 40s。 2.工序 080 与 090 和 100 的切削用量及基本时间的确定 切削用量 080 本工序为钻 23 的孔，且要铰孔到 25 刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径 d=23mm。机床选用 CA6140 进行钻孔，使用切削液。 1.确定进给量 f 由于孔径和深度都很大，宜采用自动进给，fz=0.40mm/r。 2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表 5-130，钻头后到面最大磨损量为 0.6mm，耐用度 T=20min

30、。 3.确定切削速度 V 由于零件的材料为 40Cr 所以零件为中碳钢根据零件的硬度 40-45HRC 跟 据国家标准硬度 HLDHRCHRBHVHBHSD 转换换算表副本可以查出该零件的硬 度 为 374HBW-429HBW 所以可以表 8-71 查出该工件的切削速度为 v=1.2 m/r 切削用量 090 本道工序为扩 28 与 24.8 的孔使用高速扩孔钻 1. 确定进给量 f 根据表 8-86，工件的背吃刀量选择为 0.9mm、2.5mm ,工件的长度为 200mm 所查表可得扩孔钻的进给量为 0.5mm/r 2. 选择钻头的磨钝标准及耐用度 钻头最大磨损量为 0.8mm，耐用度 T=

31、50min。 3. 确定切削速度 V =670MPa 的 35 钢的加工性为 5 类，根据表 5-127，进给量 f=0.150mm/r，由表 8-87，可查得 V=1.15m/s，n=250r/min。 根据 CA6140 车床说明书选择主轴实际转速。 16 切削用量 100 本道工序为粗铰 25 的孔以达到精度采用高速钢铰刀 1.确定进给量 f 根据表 8-85 可以查出因为该工件的 HBW170，切铰刀的直径20- 30 所以该进给量为 f=1.3-2.6mm/r 2.选择铰刀的磨钝标准及耐用度 根据表 8-77 可以查出铰刀的磨损量为 0.5-0.7，耐用度 T=80min。 3.确定

32、切削速度 V 15.81 15 3.89 2 00.104 pr p a a 故 K=0.87 qpv 故 V=14.20.871=12.35m/min 表 N= 0 1000 1000 12.35 248.6 / min 15.81 v r d 表 根据机床说明书选择 n=100r/min.这时实际的铰孔速度 V 为： V= 015.81 275 13.65/ min 10001000 d n m 根据以上计算确定切削用量如下： 铰孔：d0=25mm, f=1.5mm/r, n=100r/min, v=13.65m/min 基本时间 100 l = 1 75 . 2 75 . 1 )21 (

33、45 2 1585.15 )21 ( 2 1 ctgctgkr dD L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取 l1=3mm, l2=4mm, T = m 27.534 0.126min 530 0.5 17 基本时间 090 扩 27.8mm 与 24.8 深 140mm 的孔，基本时间为 60s 基本时间 020 T = m 12llll nfnf 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T = m 27.555 0.31min 400 0.3 3.工序 110 和 120 的切削用量及基本时间的确定 本道工序是镗孔和扩 40 与 45 孔采用

34、高速钢镗刀和高速钢扩孔钻 切削用量 110 1.确定进给量 f 工件的直径为50mm 且选择背吃刀量为 a=5,根据表 8-86 可以查出进给量 为 fz=1.1mm/r。 2.选择镗刀标准及耐用度 据表 5-130，镗刀最大磨损量为 1mm，耐用度 T=60min。 3. 确定切削速度 V 由表 8-86，=374HBW-429HBW Pa 的 35 钢的加工性为 5 类，根据表，进 给量 f=0.20mm/r，由表 8-86，可查得 V=14.4m/min，n=1082r/min。根据 CA6140 车床说明书选择主轴实际转速。 基本时间 110 min45. 1 f yl t m m 1

35、8 切削用量 120 1.确定进给量 f 根据表 8-79 可以查出高速钢扩孔钻的扩孔是的进给量，直径为 40.45 的孔 进行扩孔且 HBW200 的进给量为 0.9-1.1.取 f=0.5mm.r 2.选用扩孔钻磨钝标准及耐用度 跟据表 8-77，加工的材料为结构钢使用的刀具为高速钢的扩孔钻查表可以得 出，扩孔钻的 0.8-1.2mm 刀具的寿命为 T=70-90min。 3. 确定切削速度 V 进给量 f=1.1mm.r .由表 8-71 查得 v=0.17m.s.按公式计算主轴的转速 n=1000v/d=10000.17/（40）=1.35r/s 得出切削速度 v=1.15m/s 基本

36、时间 120 扩 40 与 45，深度为 26.5 的孔的时间为 60s 4.工序 140 的切削用量及基本时间的确定 本道工序是攻螺纹采用的事高速钢螺纹车刀，车销的是 M42、M30 与 M45 的螺 纹。 切削用量 1. 确定切削速度 V 跟据表 8-63，粗车螺纹的 a=0.17，走刀次数 i=4.精车螺纹是 a=0.08 走刀次数 i=2 V=（C/Taf）k C=11.8 m=0.11 x=0.7 螺距 t=1， k=（0.63/0.60）=1.11, k=0.75 所以 车螺纹时 v=（C/Taf）k=0.96m/min, 2.选用螺纹刀磨钝标准及耐用度 由于采用的事高速钢螺纹车刀

37、。查得刀具的寿命为 T=60min 19 基本时间 车螺纹 M45,长度为 14mm 时间大概为 3min。 车螺纹 M40,长度为 12.5mm 时间大概为 2min。 5.工序 170 的切削用量及基本时间的确定 本工序为钻 6.5 的孔，刀具选用直柄麻花钻，直径 d=6.5mm。机床选用 Z535 进行钻孔。 1.确定进给量 f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给，fz=0.08mm/r。 2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表 5-130，钻头后到面最大磨损量为 0.6mm，耐用度 T=20min。 3.确定切削速度 V 由于零件的材料为 40Cr 所以零件为中碳钢根据零件的硬度 40

38、-45HRC 跟 据国家标准硬度 HLDHRCHRBHVHBHSD 转换换算表副本可以查出该零件的硬 度 为 374HBW-429HBW 所以可以表 8-71 查出该工件的切削速度为 v=12m/min 6.工序 180 的切削用量及基本时间的确定 本工序为钻 6 的孔，刀具选用直柄麻花钻，直径 d=6mm。机床选用 Z535 进行钻孔。 1.确定进给量 f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给，fz=0.08mm/r。 2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表 5-130，钻头后到面最大磨损量为 0.6mm，耐用度 T=20min。 3.确定切削速度 V 由于零件的材料为 40Cr 所以零件为中

39、碳钢根据零件的硬度 40-45HRC 跟 据国家标准硬度 HLDHRCHRBHVHBHSD 转换换算表副本可以查出该零件的硬 度为 374HBW-429HBW 所以可以表 8-71 查出该工件的切削速度为 v=12/min. 20 零件图零件图 专用夹具设计专用夹具设计 21 经过与老师协商，决定设计第 19 道工序的工装夹具， 在给定的零件中，对本序价格的主要要求考虑尺寸 2-6， 由于公差要求较低，因此本步的重点应在加紧的方便与快 速性上。 3.0 机床夹具概述机床夹具概述 机床夹具是在金属切削机床上装夹工件所使用的辅助工艺装备，它可以准 确的确定工件与刀具的相对位置，实现对工件的准确定位

40、和夹紧在现代生产中， 机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动生 产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产 技术准备中占有极其重要的地位。其的作用有： （1）缩短辅助时间，提高劳动生产率； （2）易于保证加工精度，并使加工精度稳定； （3）扩大机床的工艺范围，实现一机多能； (4) 降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度。 3 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 为了保证定位简单和快速的考虑，选择孔 40 和右端面端面为基准定位， 大端面加销辅助定位，使工件完全六点定位，再使用螺母压板进行卡紧。 （1）定位元件尺寸及公差的确定：夹具的

41、2 个定位元件为支撑板和定位心 轴，查夹具设计手册知，钻床床夹具的误差是工件表面的误差的 1/2 左右。考 虑到实际情况，我们取 1/3，定位心轴的轴线与底面的公差为 0.02mm。故由此 可一起最大转角为：，所以即大间隙00067 . 0 120 08 . 0 204 . 0 tan l a 212 . 0 a 满足零件的精度要求。 22 3.2.切削力和卡紧力计算切削力和卡紧力计算 本步加工按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 ： NdfkCF zf y fFFi 2528802 . 00 . 11000 17 . 0 0 扭矩 MNkfdCT t ytzt T 68

42、 . 0 0 1001 . 1 0 . 180305 . 0 卡紧力为N F F f 4 . 8 2 取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 则实际卡紧力为 F=S1S2S3S4F=16.77N 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定 可靠的卡紧力。 3.3.问题的提出：问题的提出： 本夹具主要用来钻 6 的孔。分四次钻孔的。各个孔之间的位置用定位销 来保证。因在本次加工前四个面上的沉孔已加工完毕。因此，可以用加工好的 孔定位。所以，在本次加工中主要应考虑如何提高劳动生产率、降低劳动强度、 改善劳动条件上。 3.4 夹具设计：夹具设计： 夹具设计及操作的简要说明

43、： 如前所述，在设计夹具时，应考虑提高劳动生产率，为此，应首先着眼于 机动夹紧，而不采用手动夹紧。但是此零件用机动夹紧过于浪费，从经济上考 虑应该用手动夹紧，方便、简单、易于操作。由于是精加工，钻削余量十分小， 钻削力自然就小。因此，更适合采用手动夹紧。经过老师的耐心指导，以及相 关工具书的查阅，本夹具总的感觉还是比较紧凑的。 23 3.5 夹具设计中的特点夹具设计中的特点 1 夹具的设计周期较短，一般不进行强度和刚度的计算。 2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 3 确保产品加工质量，提高劳动生产率是夹具设计工作的主要任 务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具

44、来保证。 4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具 可以减少废品率。 3.6 夹具分类夹具分类 1 通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性的夹具,如三爪自动 定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。 这类夹具适应性强,可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已 商品化,且成为机床附件。其缺点是夹具的加工精度不高,生产率也较低,且较难 装夹形状复杂的工件,一般适用于单件小批量生产中。 2 专用夹具 这类夹具是专为零件的某一道工序的加工而设计和制造的。在产品相对稳 定、批量较大的生产中,常用各种专用夹具,可获得

45、较高的生产率和加工精度。专 用夹具的设计周期较长、投资较大。 3 可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。 对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元 件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围 比通用夹具更广;后者则是一种专用可调夹具,它按成组原理设计并能加工一族相 似的工件,故在多品种,中、小批量生产中使用有较好的经济效果。 4 组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性,可 组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸,清洗后留待组装新夹具。由于使用组合夹具 可缩短生产准备周期,元件能

46、重复多次使用,并具有减少专用夹具数量等优点,因 此组合夹具在单件、中、小批量多品种生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。 组合夹具也已经商品化。 24 3.7 夹具设计技术的发展夹具设计技术的发展 无论是在传统制造业还是现代柔性制造系统中， 由于大量的加工操作需要 装夹，夹具设计在制造系统中就显得非常重要，它直接影响加工质量，生产效 率和制造成本在一个柔性制造系统中，夹具设计制造的费用占到整个系统费用 的一 , 夹具在单件、成批、大量生产中得到了广泛的应用, 它是在制造加工过 程中根据设计说明书, 在合理的位置定位和牢固装夹工件, 从而完成所要求的加 工过程的一种装置柔性夹具是随柔性制造系统和

47、计算机集成制造系统的发展而 应运而生的没有柔性夹具, 就不可能实现真正意义上的柔性, 而随着的提出, 多 品种中小批生产日益受到重视。适应于这种产品和生产变化需要的柔性夹具更 是必不可少的年代中期开始, 从计算机辅助夹具设计到自动夹具设计, 在国际上 普遍受到重视,同时正在发展成为一个独立的制造软件系统。 3.7.1 柔性夹具的研究和发展柔性夹具的研究和发展 制造过程的工艺设备包括刀具、夹具、检测设备及模具的选择和设计为了 降低装夹费用和生产准备时间, 柔性装夹是必不可少的一般说来, 柔性夹具是指 工件的形状和尺寸有一定变化后, 夹具还能适应这种变化并继续使用的应变能 力但是工件变化可以在小范

48、围, 即在相似的形状和尺寸变动不大的范围, 也可在 大范围, 即零件形状完全不同, 尺寸变化也很大所以, 柔性夹具还是模糊的, 没 有明确的定义和界限笼统地说, 就是指与机床、加工中心配合使用的、具有夹 持多种不同工件能力的夹具。 柔性夹具包括组合夹具、可编程夹具、通用柔性 夹具、相变材料柔性夹具及其它夹具, 使用不同的相变材料可得到多种类型的 夹具, 相变材料柔性夹具, 而相变材料柔性夹具适合于装夹具有复杂曲面和刚度 较弱容易变形的工件朱耀祥和融易鸣中将年代后期柔性夹具的研究开发分为两 大方向。 3.7.2 计算机辅助夹具设计计算机辅助夹具设计(CAFD) 在过去的十几年中, 制造研究团体将研究的重点放在了发展和改善诸如计 算机辅助设计计算机辅助制造（CAD/CAM）和计算机辅助工艺规划(CAPP)等 方面只是在最近20年来,CAFD才发展成为(CAD/CAM)集成技术的一个重要组成 部分 , 并且成为CAPP的一个重要方面。它是CIMS